[發明專利]一種點云重建方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202011065325.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114332341A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周開城;宋展;谷飛飛;羅洪鹍;唐夢研;周俊偉
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T5/00;G06T5/50;G06T7/586
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本申請公開了一種點云重建方法、裝置及系統，涉及三維重建技術領域，該方法可以實現高精度、高密度的三維點云重建。該系統包括：光投射模塊，用于將第一光信號和第二光信號分別投射到待測物體的表面；感光模塊，用于接收第一光信號和待測物體表面作用后得到的第三光信號，以及，用于接收第二光信號和待測物體表面作用后得到第四光信號；點云重建模塊，用于基于第一光信號和第三光信號重建第一三維點云，以及，用于基于第二光信號和第四光信號重建第二三維點云；點云融合模塊，用于融合第一三維點云和第二三維點云，以得到待測物體的目標點云；其中，第一三維點云的精度高于第二三維點云的精度，第一三維點云的密度小于第二三維點云密度。

技術領域

本申請涉及三維重建技術領域，尤其涉及一種點云重建方法、裝置及系統。

背景技術

飛行時間(time of flight，TOF)深度探測技術是計算機視覺領域中重要的三維重建技術，廣泛應用于自動駕駛、增強現實(augmented reality，AR)/虛擬現實(virtualreality，VR)、工業機器人等領域。通常，TOF技術通過向待測物體持續發送光脈沖，然后通過測量傳感器發射光脈沖與接收光脈沖的飛行時間間隔，從而計算得到待測物體的深度信息。通過TOF技術進行三維重建時，其具有抗干擾性強，探測速度快，且三維點云密度高等優點。

然而，基于TOF技術探測待測物體的深度信息重建的待測物體的三維點云時，存在多路徑反射問題，從而使得重建的三維點云的精度較差，進而限制了其在測量精度要求較高的場景中的應用。

發明內容

本申請提供了一種點云重建方法、裝置及系統，通過將精度較低的稠密點云(即三維點云密度高)和精度較高的稀疏點云(即三維點云密度較低)進行融合，從而實現高精度、高密度的三維點云重建。

為達上述目的，本申請提供如下技術方案：

第一方面，本申請提供了一種點云重建系統，該系統包括：光投射模塊，用于將第一光信號和第二光信號分別投射到待測物體的表面。這里，第一光信號用于重建待測物體的第一三維點云，第二光信號用于重建待測物體的第二三維點云、其中，該第一三維點云的精度高于該第二三維點云的精度，該第一三維點云的密度小于該第二三維點云密度。感光模塊，用于接收第一光信號和待測物體表面作用后得到的第三光信號，以及，用于接收第二光信號經待測物體表面反射得到第四光信號。點云重建模塊，用于基于第一光信號和第三光信號重建第一三維點云，以及，用于基于第二光信號和第四光信號重建第二三維點云。點云融合模塊，用于融合第一三維點云和第二三維點云，以得到待測物體的目標點云。

基于該系統，可以將具有高精度低密度的第一三維點云和具有低精度高密度的第二三維點云進行融合，從而實現為待測物體的重建具有高精度且高密度的點云。

在一種可能的設計方式中，如果上述第一光信號是用于投射具有預設編碼圖案的光信號，則第一三維點云是通過結構光技術構建的點云。如果上述第一光信號是光脈沖信號，則第一三維點云是基于飛行時間TOF技術構建的點云。

通過該可能的設計方式，點云重建系統可以通過結構光技術或TOF技術重建第一三維點云。

在另一種可能的設計方式中，如果上述第一光信號是用于投射具有預設編碼圖案的光信號，則上述光投射模塊包括遮光格柵(或遮光掩膜)，該遮光格柵(或遮光掩膜)用于將光投射模塊的光源信號調制為用于投射預設編碼圖案的光信號。

通過該可能的設計方式，可以實現投射第一光信號的光投射模塊的微型化。

在另一種可能的設計方式中，如果上述的第二光信號是光脈沖信號，則上述的第二三維點云是通過TOF技術構建的點云。

通過該可能的設計方式，即可實現通過TOF技術重建第二三維點云。

在另一種可能的設計方式中，上述的點云融合模塊，具體用于基于第一三維點云校正第二三維點云，以得到目標點云。